Question

（2011?昭通）小明設計的“風力測試儀”如圖所示，已知電源電壓為6V，R₀為10Ω，ab是阻值為40Ω的均勻電阻絲．閉合開關S，無風時，OP下垂并與電阻絲的a端接觸；有風時，測風板P受風力作
用，使金屬細桿OP繞懸掛點O偏轉（金屬細桿OP始終與電阻絲ab接觸良好且無摩擦）．請你解答下列問題：
（1）R₀在電路中的作用：

保護電路

．
（2）求金屬細桿OP滑到ab中點時，電流表的示數？
（3）求電路消耗的最小功率？
（4）若將電流表的刻度改為風力表的刻度值，表盤的刻度是否均勻？（要求說明理由）

Answer 1

分析：（1）為防止因電路短路而燒壞電流表和電源，電路需要加一個定值電阻；
（2）OP滑到ab中點時，電阻R₀和一半的金屬細桿串聯，電流表測電路中的電流，根據歐姆定律求出電流表的示數；
（3）根據P=

U2

R

可知，電源電壓不變，電路中電阻最大時，即當金屬桿在a點時，電路消耗的電功率最小；
（4）根據歐姆定律分析電流和風力的函數關系可判斷表盤刻度是否均勻．

解答：解：（1）R₀在電路中的作用是保護電路；
（2）金屬細桿OP滑到ab中點時電流表的示數為：
I=

U

R0+ 1 2 Rab

=

6V

10Ω+20Ω

=0.2A；
（3）當金屬桿在a點時，電路中的電阻最大，總功率最小，
P=

U2

R0+Rab

=

(6V)2

10Ω+40Ω

=0.72W；
（4）表盤刻度不均勻．
因I=

U

R0+R

，由于U和R₀是定值，電路中的電流I與電阻絲接入電路的阻值R不成正比例關系，因此將電流表刻度改為風力表的刻度時，刻度盤不均勻．
答：（1）保護電路；
（2）金屬細桿OP滑到ab中點時電流表的示數為0.2A；
（3）電路消耗的最小功率為0.72W；
（4）表盤刻度不均勻．
因I=

U

R0+R

，由于U和R₀是定值，電路中的電流I與電阻絲接入電路的阻值R不成正比例關系，因此將電流表刻度改為風力表的刻度時，刻度盤不均勻．

點評：本題考查了定值電阻的作用、歐姆定律、電功率的計算，以及串聯電路的特點；關鍵是根據風力表示數的表達式判斷表盤的刻度是否均勻．